[发明专利]顶部坐放的可降解的井筒隔离装置

说明书

本发明提供了一种能够从顶部坐放的井筒隔离装置，所述井筒隔离装置包括在暴露于井筒环境时能够降解的一个或多个部件。还提供了一种在井筒中提供层位隔离的方法和系统，所述方法和系统包括井下可降解的顶部坐放的井筒隔离装置。

技术领域

本公开涉及用于使地下井筒的各部分隔离的井下工具。具体地讲，本公开涉及能够从顶部坐放的可降解井筒隔离装置。

背景技术

在地壳中钻出井筒以用于各种目的，包括挖掘含烃地层以提取烃类用作燃料、润滑剂、化学生产和其他用途。为了便于井筒中的工艺和操作，通常可能希望隔离或密封井筒的一个或多个部分。可由井筒隔离装置诸如封隔器、桥塞和压裂塞(fracturing plug)(即“frac”plug)在井筒内提供层位隔离。例如，为了能够更加容易地从地层提取和产生烃类，在水力压裂操作期间可以采用一个或多个井筒隔离装置，其中向井下泵送高压压裂流体以便使地层的目标部分破裂。井筒隔离装置可以用于通过在井筒中形成压力密封来隔离水力压裂操作的目标区域，该压力密封防止高压压裂流体从井筒隔离装置向井下延伸。

在需要层位隔离的井下操作完成后，通常有必要将井筒隔离装置从井筒移除，以便允许烃生产操作继续进行而不会由于井下工具的存在而受到妨碍。将一个或多个井筒隔离装置从井筒移除通常涉及对该一个或多个井筒隔离装置进行磨铣或钻孔使其成为碎片，接着从井筒取出井筒隔离装置的碎片。为了便于这样的操作，许多井筒隔离装置已经使用诸如铸铁、黄铜或铝的可磨铣金属材料制造，或者由较软的复合材料制成。然而，将井筒隔离装置通过磨铣从井筒移除的操作是昂贵和耗时的，因为它们需要将工具柱(例如，与地面的机械连接件)引入到井筒中。除了增加井的完井成本之外，磨铣操作还可能会损坏衬入井筒的金属套管。此外，由于磨铣工具通常是在连续油管上输送的，连续油管在水平井筒中具有有限的有效范围，因此井筒的侧向长度可能因为在完井期间需要磨铣掉井筒隔离装置而受到限制。

由坐放工具将井筒隔离装置坐放在井筒中。例如，将井筒隔离装置运送到联接到坐放工具的井筒中，坐放工具继而联接到输送工具。当井筒隔离装置在井筒中被定位在期望深度处时，坐放工具引起井筒隔离装置上的卡瓦和密封件组件的致动，从而将井筒隔离装置抵靠井筒的壁坐放。

最常用的坐放工具通过将井筒隔离装置的管状主体或心轴在井上方向上拉动来从顶部坐放井筒隔离装置。坐放工具生成大量的力，通常超过20,000lbs，从而在井筒隔离装置的管状主体上产生显著的张力。由坐放工具产生的井筒隔离装置的管状主体中的张力导致密封件和一个或多个卡瓦抵靠井筒或套管的壁径向地延伸，从而坐放井筒隔离装置并建立层位隔离密封。存在各种类型的坐放工具。一些坐放工具由流体静压或液压启动。然而，一些最常用的坐放工具如型号E-4电缆工具压力坐放组件(Baker Hughes，贝克休斯公司)和“Shorty”(Halliburton Energy Services，哈利伯顿能源服务公司)为炸药坐放工具，可以通过烟火或黑火药装料来启动。

为了减少对井筒隔离装置磨铣并从井筒移除所需的成本和时间，可能期望具有由可降解材料制造的部件的井筒隔离装置。然而，可降解井筒隔离装置可能不够坚固，以致于由于在坐放过程中置于管状主体或心轴上的张力而无法使用常用的坐放工具来从顶部坐放。相反，由可降解材料制成的井筒隔离装置可使用非标准坐放工具来从底部坐放，该非标准坐放工具在坐放过程中在管状主体上施加压力。底部坐放的井筒隔离装置还需要更复杂的构造，需要向井下输送更多的材料，并且以坐放失败的风险较高为特征。

附图说明

为了描述能够获得本公开的优点和特征的方式，参考附图中示出的本公开的实施方案。应理解，这些附图仅示出本公开的示例性实施方案且因此不应被视为限制本公开的范围，将通过使用附图以附加具体特征和细节来描述并解释本文的原理，在附图中：

图1为其中可以部署可降解井筒隔离装置的井筒操作环境的一个实施方案的示意图；

图2为根据一个示例性实施方案的联接到坐放工具的可降解井筒隔离装置的截面图；